可用于管道檢查的3D打印模塊式軟體機器人什么樣？

2021年1月7日，天津大學(xué)的研究人員3D打印出了一種可定制的模塊式軟體機器人，它能夠在工業(yè)設施的管道上爬行，并進(jìn)行檢查和實(shí)時(shí)監控。

這個(gè)機器人設備具有一系列軟彎曲機制和模塊化抓手，能夠靈活地攀爬奇形怪狀的設施。管道斷裂往往會(huì )導致生產(chǎn)延誤，仍在手動(dòng)檢查，因此這個(gè)機器人可能代表了一種新的、更有效的替代方案。



隱藏的管道攀爬藝術(shù)

在許多工廠(chǎng)中，管道是工業(yè)效率和最終生產(chǎn)效率所依賴(lài)的重要基矗即使是微小的破損，也會(huì )對生產(chǎn)造成很大的干擾，因此，不斷地檢查管道是否有泄漏已經(jīng)成為一些大型企業(yè)的必要條件。

目前，工業(yè)企業(yè)往往采用工作人員手動(dòng)監測管道，但這種方法既耗費人力，又有潛在的危險性，尤其是當管道中攜帶有危險化學(xué)品時(shí)。因此，開(kāi)發(fā)能夠代替承擔這種危險任務(wù)的機器人，已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。

雖然之前的研究已經(jīng)產(chǎn)生了一系列的機器人解決方案，但它們往往是內側或外側的管道攀爬裝置，而不是兩者兼而有之。更重要的是，前者需要封閉運輸網(wǎng)絡(luò )才能工作，而對于埋在地下的管道，從外部維護是無(wú)法避免的。

不過(guò)，隨著(zhù)近來(lái)軟性機器人技術(shù)的發(fā)展，制造復雜的設備變得更加容易。通過(guò)采用3D打印技術(shù)，天津大學(xué)團隊創(chuàng )建了一個(gè)優(yōu)化的設備，能夠比以前更靈活地檢查管道。

科學(xué)家們3D打印機器人采用了模塊化設計，使他們能夠根據應用情況進(jìn)行調整



天津大學(xué)團隊的3D打印設計

為了最大限度地提高機器人的靈活性，科學(xué)家們設計了一個(gè)一體式的軟性彎曲機構，能夠承受高水平的變形。使用CAD軟件來(lái)創(chuàng )建裝置，并使團隊能夠隨意添加模塊或調整抓手的直徑。

機器人的布局包括一個(gè)中間部分，兩端有夾持器，以及三根進(jìn)氣管，可以按需控制和施加壓力。通過(guò)交替給設備的抓手加壓和減壓，機器人能夠進(jìn)行 "攀爬 "運動(dòng)，盡管是在他們的直接控制下。

在過(guò)程中，機器人展示了85Nmm的扭矩輸出，攀爬直徑為16-38mm的管道。機器人還能夠以45°和90°的角度縮放丙烯酸網(wǎng)絡(luò )，有可能成為檢查傾斜管道的理想選擇，因為這些管道可能難以航行。

機器人能夠在內部和外部攀爬，并在縱向或橫向方向上旋轉。未來(lái)，科學(xué)家們打算將傳感器集成到他們的設備中，讓它成為一個(gè)自主的管道維護解決方案。